本發(fā)明涉及方向性電磁鋼板及其制造方法。本技術(shù)基于2022年11月22日在日本技術(shù)的特愿2022-186165號而主張優(yōu)先權(quán),并將其內(nèi)容援引于此。

背景技術(shù)：

1、方向性電磁鋼板是軟磁性材料，主要用作變壓器的鐵心材料。方向性電磁鋼板例如是含有2.00～6.00％的si且使制品的晶體取向高度聚集于{110}<001>取向的鋼板。作為其磁特性，要求以b8值為代表的磁通密度高以及以w17/50為代表的鐵損低。特別是，最近從節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā)，對于降低變壓器的電力損耗的要求在提高，方向性電磁鋼板的鐵損降低的要求在提高。

2、應(yīng)對該要求，作為降低方向性電磁鋼板的鐵損的手段，開發(fā)了減小鋼板內(nèi)存在的磁疇寬度的所謂的磁疇細(xì)化技術(shù)。以下，有時(shí)將這樣的技術(shù)、即磁疇細(xì)化的技術(shù)稱為“磁疇控制技術(shù)”，將由磁疇控制技術(shù)帶來的效果也稱為“磁疇控制效果”。

3、例如，在專利文獻(xiàn)1中公開了一種方法，其通過對成品退火后的方向性電磁鋼板的表面照射激光束，從而將磁疇進(jìn)行細(xì)化(減小磁疇寬度)來降低渦流損耗，結(jié)果降低鐵損。然而，利用該方法而帶來的鐵損的降低利用了通過激光照射而導(dǎo)入鋼板的主要因熱應(yīng)變而引起的磁疇細(xì)化現(xiàn)象，無法作為在將變壓器用鐵心進(jìn)行成形后需要消除應(yīng)力退火的卷繞鐵心用途來使用。

4、主要被用于中小型變壓器的多數(shù)卷繞鐵心大多通過利用機(jī)械彎曲加工的鐵心制造方法來制造。就該制造方法而言，為了消除由通過彎曲加工而導(dǎo)入鋼板的加工應(yīng)變所引起的鐵損增加，在通過機(jī)械加工來制作鐵心形狀后，一般會(huì)進(jìn)行消除應(yīng)力退火(例如在800℃下2～4小時(shí)左右)。通過這樣的消除應(yīng)力退火，雖然導(dǎo)入鐵心的由機(jī)械加工引起的應(yīng)變減少、消失，但上述的通過激光照射而進(jìn)行了磁疇控制的鋼板為了磁疇細(xì)化而導(dǎo)入的熱應(yīng)變消失。因此，通過以激光照射為代表的熱應(yīng)變的導(dǎo)入而進(jìn)行了磁疇細(xì)化的方向性電磁鋼板一般被認(rèn)為無法應(yīng)用于卷繞鐵心。

5、作為即使實(shí)施上述那樣的消除應(yīng)力退火也不會(huì)失去磁疇控制效果的磁疇控制技術(shù)，廣泛已知有沿與軋制方向交叉的方向周期性地形成線狀的槽的“槽導(dǎo)入型磁疇控制技術(shù)”。作為這樣的槽導(dǎo)入型磁疇控制技術(shù)，已知有利用機(jī)械加工的槽形成技術(shù)、利用蝕刻的槽形成技術(shù)、利用激光照射的槽形成技術(shù)等。例如在專利文獻(xiàn)2中公開了一種利用激光照射的槽形成技術(shù)。然而，僅通過這些槽形成方法，無法充分應(yīng)對近年來逐漸提高的鐵損降低要求。

6、另外，作為通過其他方法來降低鐵損的技術(shù)，在專利文獻(xiàn)3中公開了一種技術(shù)，其在脫碳退火之前在鋼板表面形成銳利且微細(xì)的凹凸來將該表面活化，在脫碳退火后的時(shí)刻形成富含二氧化硅的氧化層。

7、另外，在專利文獻(xiàn)4中公開了一種技術(shù)，其為了提高皮膜特性和磁特性，在表面具有由以mg、si、al為主的氧化物制成的退火皮膜，在距離皮膜與鋼板的邊界為3μm以內(nèi)的鋼板部分、或皮膜與鋼板晶粒的混合存在區(qū)域中的鋼板晶粒的晶體取向分布中，將與高斯(goss)取向的偏差角度為10度以內(nèi)的晶體取向晶粒的存在比例設(shè)定為50％以下。

8、然而，這些方法也無法充分應(yīng)對近年來逐漸提高的鐵損降低要求。

9、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

10、專利文獻(xiàn)

11、專利文獻(xiàn)1：日本特開昭56-51522號公報(bào)

12、專利文獻(xiàn)2：日本特開2005-59014號公報(bào)

13、專利文獻(xiàn)3：日本特開昭62-151522號公報(bào)

14、專利文獻(xiàn)4：日本特開2003-27194號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明所要解決的課題

2、如上所述，對獲得磁通密度的提高、并且與該提高量相稱的鐵損降低效果進(jìn)行了研究，但對于近年來逐漸提高的要求并不能說是充分的。特別是，就適宜應(yīng)用于在鐵心加工時(shí)實(shí)施消除應(yīng)力退火而制造的卷繞鐵心的方向性電磁鋼板(go)而言，無法充分獲得磁通密度的提高、并且與該提高量相稱的鐵損降低效果。

3、因此，本發(fā)明的課題在于提供具有優(yōu)異的磁特性(高磁通密度和與該磁通密度相稱的低鐵損)的方向性電磁鋼板及其制造方法。課題在于提供一種方向性電磁鋼板及其制造方法，該方向性電磁鋼板優(yōu)選設(shè)想應(yīng)用于卷繞鐵心等實(shí)施消除應(yīng)力退火的鐵心，不利用非耐熱磁疇控制(上述的通過向鋼板表面的激光照射而向鋼板導(dǎo)入熱應(yīng)變來實(shí)現(xiàn)磁疇控制)而制造，且具有優(yōu)異的磁特性(高磁通密度和與該磁通密度相稱的低鐵損)。

4、用于解決課題的手段

5、本發(fā)明的發(fā)明者們對于適宜應(yīng)用于卷繞鐵心的方向性電磁鋼板的磁特性的改善、即磁通密度的提高及鐵損降低進(jìn)行了研究。其結(jié)果是，獲知：通過在方向性電磁鋼板所具備的硅鋼板(母材鋼板)的表面附近以規(guī)定的密度存在mg、al、si中的1種以上的氧化物，進(jìn)而在硅鋼板的表面?zhèn)刃纬杀馄讲⑶揖w取向與高斯取向({110}<001>取向)的偏差角為10°以上的晶粒，從而能夠在能量上將180°磁疇寬度控制為小的狀態(tài)，其結(jié)果是，能夠降低渦流損耗并且能夠降低鐵損。

6、另外，本發(fā)明的發(fā)明者們對制造條件的影響進(jìn)行了研究。其結(jié)果是，對于以下的方面得到了見識。

7、即，在方向性電磁鋼板中表現(xiàn)出高度的磁特性的高斯取向在其制造工序的成品退火工序中，使被稱為抑制劑的aln、mns等在晶體晶界作為析出物存在，通過利用該析出物的釘扎效應(yīng)帶來的被稱為“二次再結(jié)晶”的異常晶粒生長現(xiàn)象而被高度地聚集。在鋼板內(nèi)高斯取向的聚集結(jié)束、即鋼板面內(nèi)幾乎被高斯取向晶粒覆蓋后，完成作用的抑制劑通過成品退火工序的后半的升溫被分解、氧化而從鋼板內(nèi)除去。即，不優(yōu)選在鋼板內(nèi)高斯取向充分聚集之前產(chǎn)生抑制劑的分解/氧化。進(jìn)而，對于抑制劑，通過將分解/氧化抑制至更高溫，能夠更高度地使高斯取向聚集，即能夠使更接近于理想高斯取向的晶體聚集。因此，使用提高發(fā)揮抑制劑作用的析出物的耐熱性的方法。

8、本發(fā)明的發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)：作為提高抑制劑的耐熱性的方法，在方向性電磁鋼板的制造中通常進(jìn)行的脫碳退火工序中，使在之后的成品退火時(shí)能夠抑制抑制劑的分解/氧化的氧化物存在于鋼板表面是有效的。進(jìn)而發(fā)現(xiàn)：通過利用成品退火前的脫碳退火工序使上述的能夠抑制抑制劑的分解/氧化的氧化物存在于鋼板表面，從而能夠在鋼板表面的氧化物與鋼板的界面附近生成扁平并且晶體取向與高斯取向的偏差為10°以上的晶粒，該扁平晶粒有助于磁特性的改善。

9、另外，本發(fā)明的發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)：為了生成為了磁特性改善而更優(yōu)選的扁平晶粒，在脫碳退火工序中使氧化物粒子更致密且厚并且均勻地形成于成為母材鋼板的冷軋板的表面?zhèn)仁怯行У?；為了使氧化物粒子致密且厚并且均勻地形成，在脫碳退火工序前，為了將在脫碳退火時(shí)阻礙鋼板表面的均勻氧化的與鋼板的表面的反應(yīng)物除去，在規(guī)定的條件下對冷軋板進(jìn)行磨削是有效的。

10、另外，發(fā)現(xiàn)：上述的鋼板通過在規(guī)定的條件下與槽導(dǎo)入型磁疇控制技術(shù)進(jìn)行組合，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)鐵損的降低。

11、本發(fā)明是鑒于上述見識而完成的。本發(fā)明的主旨如下所述。

12、[1]本發(fā)明的一個(gè)方案的方向性電磁鋼板具有：硅鋼板；形成于所述硅鋼板的表面的包含mg、al及si中的1種以上的氧化物的氧化物層；和形成于所述氧化物層的表面的絕緣被膜層，在所述硅鋼板的距離所述硅鋼板與所述氧化物層的界面在板厚方向上為10μm的范圍內(nèi)，當(dāng)量圓直徑為0.1～3.0μm的mg、al、si中的1種以上的氧化物以0.010～0.200個(gè)/μm2的密度存在，在所述硅鋼板的表面?zhèn)却嬖诒馄骄Я?，該扁平晶粒的與所述表面垂直的方向的平均厚度為0.5～5.0μm，與所述表面平行的方向的晶粒寬度相對于所述平均厚度之比即長寬比為1.5以上，并且晶體取向與高斯取向的偏差為10°以上，在所述板厚方向的截面中，所述扁平晶粒的晶界在所述硅鋼板與所述氧化物層的所述界面的長度中所占的長度為70％以上。

13、[2]根據(jù)[1]所述的方向性電磁鋼板，其中，所述扁平晶粒的所述平均厚度的平均也可以超過2.0μm且為5.0μm以下。

14、[3]根據(jù)[1]或[2]所述的方向性電磁鋼板，其在構(gòu)成所述界面的所述扁平晶粒的表面，所述氧化物層的被覆率也可以為50％以上。

15、[4]根據(jù)[1]或[2]所述的方向性電磁鋼板，其也可以在所述硅鋼板上存在多個(gè)深度為10～30μm、且沿相對于軋制方向?yàn)?0～100°的方向延伸的槽，相鄰的所述槽的所述軋制方向的間隔為1.0～20.0mm。

16、[5]根據(jù)[3]所述的方向性電磁鋼板，其也可以在所述硅鋼板上存在多個(gè)深度為10～30μm、且沿相對于軋制方向?yàn)?0～100°的方向延伸的槽，相鄰的所述槽的所述軋制方向的間隔為1.0～20.0mm。

17、[6]根據(jù)[4]所述的方向性電磁鋼板，其也可以在所述硅鋼板的所述槽的表面?zhèn)却嬖诓蹆?nèi)扁平晶粒，該槽內(nèi)扁平晶粒的與所述槽的所述表面垂直的方向的平均粒徑為0.5～5.0μm，與所述表面平行的方向的晶粒寬度相對于所述平均粒徑之比即長寬比為2.0以上，并且晶體取向與高斯取向的偏差為10°以上，在與所述槽的延伸方向垂直的所述板厚方向的截面中，所述槽內(nèi)扁平晶粒的晶界在所述槽的內(nèi)表面的長度中所占的長度為70％以上。

18、[7]根據(jù)[5]所述的方向性電磁鋼板，其也可以在所述硅鋼板的所述槽的表面?zhèn)却嬖诓蹆?nèi)扁平晶粒，該槽內(nèi)扁平晶粒的與所述槽的所述表面垂直的方向的平均粒徑為0.5～5.0μm，與所述表面平行的方向的晶粒寬度相對于所述平均粒徑之比即長寬比為2.0以上，并且晶體取向與高斯取向的偏差為10°以上，在與所述槽的延伸方向垂直的所述板厚方向的截面中，所述槽內(nèi)扁平晶粒的晶界在所述槽的內(nèi)表面的長度中所占的長度為70％以上。

19、[8]根據(jù)[6]所述的方向性電磁鋼板，其中，所述槽內(nèi)扁平晶粒的所述平均粒徑的平均也可以超過2.0μm且為5.0μm以下。

20、[9]根據(jù)[7]所述的方向性電磁鋼板，其中，所述槽內(nèi)扁平晶粒的所述平均粒徑的平均也可以超過2.0μm且為5.0μm以下。

21、[10]本發(fā)明的另一方案的方向性電磁鋼板的制造方法具備下述工序：將板坯加熱并進(jìn)行熱軋來制成熱軋板的熱軋工序；將所述熱軋工序后的所述熱軋板進(jìn)行退火的熱軋板退火工序；將所述熱軋板退火工序后的所述熱軋板進(jìn)行酸洗的酸洗工序；將所述酸洗工序后的所述熱軋板進(jìn)行冷軋來制成冷軋板的冷軋工序；對所述冷軋工序后的所述冷軋板的表面進(jìn)行磨削的磨削工序；使所述磨削工序后的所述冷軋板與ph4.0～10.0的水性液相接觸的接觸工序；將所述接觸工序后的所述冷軋板進(jìn)行脫碳退火的脫碳退火工序；成品退火工序，其對所述脫碳退火工序后的所述冷軋板涂布退火分離劑，進(jìn)行成品退火，在成為母材鋼板的所述冷軋板的表面形成包含mg、al及si中的1種以上的氧化物的氧化物層；和在所述成品退火工序后的所述氧化物層的表面形成絕緣被膜層的絕緣被膜形成工序，在所述磨削工序中，使用努氏硬度為1000以上且最大粒徑超過50μm且為500μm以下的磨粒、或者固定有所述磨粒的砂紙、輥或刷子，以1.0～5.0mm的壓下量并且500mpm以上的磨削速度進(jìn)行磨削，將所述冷軋板的磨削量在至少一個(gè)表面中設(shè)定為0.10～10.0g/m2。

22、[11]根據(jù)[10]所述的方向性電磁鋼板的制造方法，其也可以具備槽形成工序，其在所述磨削工序之前，進(jìn)一步在所述冷軋板上按照軋制方向的間隔分別成為1.0～20mm的方式形成多個(gè)沿相對于所述軋制方向成80～100°的角度的方向延伸的深度為10～30μm的槽。

23、[12]根據(jù)[11]所述的方向性電磁鋼板的制造方法，其也可以在所述槽形成工序中，通過對所述冷軋板的表面照射激光，使鋼板表面的一部分熔融，并且從表面除去熔融物，從而形成所述槽。

24、發(fā)明效果

25、根據(jù)本發(fā)明的上述方案，能夠提供具有優(yōu)異的磁特性的方向性電磁鋼板及其制造方法。